掛蠟機控制器設計

摘要：介紹掛蠟機控制器的設計方法，采用單片機控制，系統由鍵盤(pán)電路、單片機、A／D轉換器、液晶顯示器、時(shí)間電路和驅動(dòng)電路等組成。根據系統要求，對單片機選擇、鍵盤(pán)接口、時(shí)間電路接口、液晶顯示電路接口、A／D轉換器接口和驅動(dòng)電路的設計作了較詳細的介紹，并對電路的工作原理進(jìn)行了介紹。
關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C；液晶顯示器；時(shí)間電路；A／D轉換器；溫度傳感器

1 控制器功能
掛蠟機控制器是根據用戶(hù)對系統的要求研發(fā)而成的。該產(chǎn)品是膛體在出廠(chǎng)、封存時(shí)，需要在膛體內表面均勻涂一層防護蠟，采用人工操作費時(shí)費力，需要的勞動(dòng)力較多，增加了企業(yè)的經(jīng)濟負擔?；诖?，掛蠟機運用單片機控制技術(shù)，采用選擇性一鍵式操作，自動(dòng)完成蠟加溫、保溫、掛蠟全部過(guò)程。簡(jiǎn)單快捷完成掛蠟任務(wù)，解放了生產(chǎn)勞動(dòng)力，有利于企業(yè)經(jīng)濟發(fā)展。

2 技術(shù)指標
●蠟加溫的溫度：最高120℃；
●蠟保溫的溫度；95℃～100℃；
●膛體內掛蠟厚度：1～2毫米；
●一鍵操作，整個(gè)掛蠟過(guò)程全部自動(dòng)完成；
●可對溫度和時(shí)間等進(jìn)行設定。

3 功能分析
膛體的出廠(chǎng)、封存是與其它相關(guān)部分形成一套完整設備時(shí)，進(jìn)行出廠(chǎng)、封存，因此掛蠟任務(wù)必需在整套設備成品區完成；而蠟體在常溫常壓狀態(tài)下為固態(tài)，完成均勻掛蠟任務(wù)較困難。綜合分析，完成均勻掛蠟任務(wù)，必需對蠟體進(jìn)行解溶，將掛蠟機與膛體連接，形成一套完整的掛蠟系統，因此掛蠟機控制器必需具備以下功能：
(1)蠟體和膛體加溫功能；
(2)對儲蠟箱的溫度和膛體溫度進(jìn)行檢測功能；
(3)自動(dòng)掛蠟功能；
(4)對溫度和時(shí)間等進(jìn)行設定的功能。

4 設計方案
4．1 設計原則
(1)可靠性、安全性要符合人性化設計原理；
(2)控制系統設計，采用單片機控制技術(shù)，一鍵式操作，操作簡(jiǎn)單，操作、維護人員少。
4．2 加熱、恒溫系統
加熱、恒溫的執行機構均采用電熱管，升溫并恒溫蠟，保持蠟為液態(tài)。本系統分為存儲箱加熱裝置和恒溫裝置兩個(gè)部分，用以保證掛蠟前蠟體為液態(tài)。
加熱、恒溫系統完全自動(dòng)化控制，采用溫度傳感器來(lái)監測溫度，用單片機控制加熱的時(shí)間與恒溫啟動(dòng)的時(shí)間。加熱溫度最高為120℃，恒溫溫度最高為95℃～100℃。
存儲箱加熱、恒溫裝置安裝于箱體底部，溫控信號的輸入、輸出由單片機直接控制，控制器安裝于箱體外。
4．3 控制系統
控制系統采用單片機控制，硬件由單片機及接口電路、溫度傳感器、顯示電路、鍵盤(pán)電路和加溫驅動(dòng)電路等組成。軟件完成對以上各部分的控制，可完成對整個(gè)系統控制，整個(gè)設備中的加熱、恒溫、掛蠟等均由單片機控制，操作員只需在控制面板上選擇操作命令即可。

5 系統控制要求
(1)對兩個(gè)模擬信號進(jìn)行采集：箱體溫度和膛體溫度(NTC電阻信號，4～20mA信號)。
(2)有二個(gè)輸出控制點(diǎn)：二個(gè)開(kāi)關(guān)輸出(給箱體和膛體加溫)。
(3)控制要求：實(shí)測箱體溫度值與設定溫度值比較，當實(shí)測溫度低于設定的最低溫度值時(shí)，閉合1號開(kāi)關(guān)，給箱體加溫。當實(shí)測溫度高于設定的最高溫度值時(shí)，打開(kāi)1號開(kāi)關(guān)，停止箱體加溫。實(shí)測膛體溫度值與設定溫度值比較，當實(shí)測溫度低于設定的最低溫度值時(shí)，閉合2號開(kāi)關(guān)，給管腔加溫。當實(shí)測溫度高于設定的最高溫度值時(shí)，打開(kāi)2號開(kāi)關(guān)，停止管腔加溫。系統帶實(shí)時(shí)時(shí)鐘。
(4)顯示要求：液晶文本顯示，顯示兩個(gè)測量溫度，分別顯示加溫和保溫狀態(tài)，顯示實(shí)時(shí)時(shí)鐘。
(5)設計一組鍵盤(pán)：對溫度的控制范圍等進(jìn)行設置和掛蠟的啟?？刂?。

6 系統設計
6．1 系統框圖
根據系統要求所設計的硬件系統如圖1所示，其由9部分組成，各部分的作用如下：

(1)鍵盤(pán)電路：對系統進(jìn)行各種參數的設置和對系統進(jìn)行控制，共設6個(gè)鍵。
(2)時(shí)間電路：產(chǎn)生系統的日期和時(shí)間，如產(chǎn)生年、月、日、時(shí)、分、秒，并對這些參數進(jìn)行存儲。
(3)單片機：是系統的核心，用它對系統各部分進(jìn)行管理控制。
(4)電源電路：對220 V交流電壓進(jìn)行變壓、穩壓，產(chǎn)生系統所需的各種電壓。
(5)顯示電路：用來(lái)顯示系統的工作情況，如溫度、日期和時(shí)間。
(6)A／D轉換電路：將溫度傳感器檢測到的模擬電壓轉換成數字量輸入單片機。
(7)溫度傳感器：將測試點(diǎn)溫度的變化轉換成電流送A／D轉換器。
(8)驅動(dòng)電路：將單片機輸出的控制信號變成執行機構所需功率的驅動(dòng)信號送執行機構。
(9)執行機構：在驅動(dòng)信號的作用下，完成最終任務(wù)的執行。